KR20170097685A - A method and device for generation of hydrogen peroxide - Google Patents
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Abstract
공기에서 코로나 방전 지역을 통해 공기-액체 또는 증기 흐름을 운반하는 원리에 따라 동작하는 과산화수소의 생성을 위한 방법 및 디바이스. 그러한 디바이스들은 산업 및 가정용 이용들을 위해 공기 및 다양한 물체들의 살균에 사용될 수 있다.A method and device for the generation of hydrogen peroxide operating according to the principle of carrying an air-liquid or vapor stream through a corona discharge region in air. Such devices can be used for sterilization of air and various objects for industrial and household uses.
Description
본 발명은 공기에서 코로나 방전 지역을 통해 공기-액체 또는 증기 흐름을 운반하는 원리에 따라 동작하는 과산화수소의 생성을 위한 방법들 및 디바이스들에 관한 것이다.The present invention relates to methods and devices for the production of hydrogen peroxide which operate in accordance with the principle of carrying an air-liquid or vapor stream through a corona discharge region in air.
CN 1011569515는 메인 유닛 및 플라즈마 스프레이 헤드로 구성되는 비-평형화 플라즈마 유형의 스프레이 소독 살균제 생성 디바이스를 개시한다. 플라즈마 스프레이 헤드에서의 금속 전극들 사이의 고전압 전위차는, 금속 전극들 사이의 거리가 최소인 코로나 방전을 형성하도록 이용된다. 코로나 방전은 분무 노즐에 의해 생성된 공기-물 혼합물에 의해 구동되어, 전극 표면을 따라 하류에서 빠르게 슬라이딩하고, 전극 표면 상에서 펄스 유형의 슬라이딩 아크 방전 비-평형화 플라즈마를 형성한다. 과산화수소, 오존, 산수소 자유 라디칼, 산소 자유 라디칼, 및 다른 산화가능 입자들을 함유하는 공기-물 혼합물이 생성되고, 공기-물 스프레이 소독 살균제를 형성하기 위해 절연체 케이스로부터 스프레이된다.CN 1011569515 discloses a non-equilibrated plasma type spray sterilizing microbicide production device consisting of a main unit and a plasma spray head. The high voltage potential difference between the metal electrodes in the plasma spray head is used to form a corona discharge with a minimum distance between the metal electrodes. The corona discharge is driven by the air-water mixture produced by the spray nozzle, sliding rapidly down the electrode surface and forming a pulse-type sliding arc discharge non-equilibrated plasma on the electrode surface. An air-water mixture containing hydrogen peroxide, ozone, oxygen free radicals, oxygen free radicals, and other oxidizable particles is produced and sprayed from the insulator case to form an air-water spray disinfecting microbicide.
또한 코로나 방전 지역을 통해 고속으로(50 내지 100 m/sec) 공기를 운반하는 공기 압축기를 이용하여 공기-액체 스프레이를 생성하는 것이 알려져 있다.It is also known to produce an air-liquid spray using an air compressor which carries the air at high speed (50-100 m / sec) through the corona discharge area.
코로나 방전 지역을 통해 운반된 흐름은 살균되는 물체로 전달되는 과산화수소(H2O2) 및 오존(O3)을 함유한다. 그러한 방법의 결점은, 오존의 부분이 액체로 용해되는 한편, 나머지가 기류로 존재한다는 것이다.The flow carried through the corona discharge area contains hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and ozone (O 3 ) delivered to the sterilized object. A drawback of such a method is that the ozone portion is dissolved in the liquid while the remainder is in the air stream.
또한, 공기-액체 스프레이가 공기 압축기에 의해 다시 생성되고 코로나 방전 지역을 통해 운반되지만, 그 후에 액체에서 용해되지 않은 오존을 함유하는 공기 및 액체 과산화수소로 분리되는 접근법이 알려져 있다.In addition, an approach is known in which the air-liquid spray is regenerated by an air compressor and carried through a corona discharge region, but then separated into air and liquid hydrogen peroxide containing undissolved ozone in the liquid.
오존을 제거하기 위해, 공기는 활성화된 탄소 필터를 통해 운반될 수 있다.To remove ozone, air can be carried through an activated carbon filter.
종래 기술의 공통적인 단점은 공기 압축기에 대한 필요성으로부터 유래되는 제한된 응용 분야이다.A common drawback of the prior art is the limited field of application resulting from the need for air compressors.
그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점들을 해결하는 과산화수소를 생성하기 위한 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a method and device for producing hydrogen peroxide which overcomes the disadvantages of the prior art.
이 목적은 우선 물에서의 잘 알려진 초음파 생성 방법을 이용하여 공기-액체 흐름으로서 사용되는 저온 증기를 생성하여, 고가의 압축기의 이용을 회피함으로써 달성된다.This object is achieved by first using the well-known ultrasonic generation method in water to produce cryogenic vapors to be used as air-liquid streams, avoiding the use of expensive compressors.
제트 기술들에 관련되는 공기 압축기에 의한 공기-액체 흐름 생성과 달리, 저온 증기 생성은 "클라우드 기술"과 관련될 수 있는데, 이는 외부 소스가 압력 하강을 생성하는데 사용되지 않으면 증기 "클라우드"가 고정된 상태로 남아있을 때 클라우드 증기가 정상 압력 하에서 생성되기 때문이다. 팬은 일반적으로 그러한 소스로서 사용된다.Unlike air-liquid flow generation by air compressors associated with jet technologies, cryogenic vapor generation can be associated with "cloud technology ", which means that if the external source is not used to create a pressure drop, Cloud vapors are generated under normal pressure. Pan is generally used as such a source.
제안된 방법은 3개의 기능들을 동시에 수행하는 중공 로터의 이용에 기초한다.The proposed method is based on the use of a hollow rotor which simultaneously performs three functions.
1. 코로나 방전 지역을 생성하는데 사용된 전극들 중 하나로서 동작;1. act as one of the electrodes used to create the corona discharge area;
2. 코로나 방전 지역으로의 저온 증기 전달을 위해 방전 지역을 생성;2. Create a discharge area for low temperature vapor transfer to the corona discharge area;
3. 로터 회전에 의해 생성된 원심력을 이용하는 액체 및 공기 분리기로서 동작.3. Act as liquid and air separator using centrifugal force generated by rotor rotation.
로터 또는 로터의 적어도 일부분은 전도성 물질로 만들어진다.At least a portion of the rotor or rotor is made of a conductive material.
절연체로 코팅되는 다른 전극은 로터 공동(cavity) 내부에 장착된다.Another electrode coated with an insulator is mounted inside the rotor cavity.
고전압 AC 소스로부터의 전력은 용량성 결합을 통해 단자들 중 하나로부터 로터에 인가되는 한편, 제 2 단자는 제 2 전극에 직접 연결된다. 이러한 방식으로, 코로나 방전의 일직선 세그먼트(straight segment)는 로터와 제 2 전극 절연체 사이에서 생성된다.Power from the high voltage AC source is applied from one of the terminals to the rotor via capacitive coupling while the second terminal is connected directly to the second electrode. In this way, a straight segment of the corona discharge is created between the rotor and the second electrode insulator.
로터의 내부 직경과 제 2 전극 절연체의 외부 직경 사이의 거리는 고 AC 전압의 미리 설정된 크기에서 생성된 필요한 코로나 방전 전류의 고려로부터 결정된다.The distance between the inner diameter of the rotor and the outer diameter of the second electrode insulator is determined from consideration of the required corona discharge current generated at a predetermined magnitude of the high AC voltage.
원심력 팬 로터로서 형상을 갖는 로터는 제 2 전극 주위에서 회전한다. 코로나 방전 지역도 역시 회전한다.A rotor having a shape as a centrifugal fan rotor rotates around the second electrode. The corona discharge area also rotates.
전술한 바와 같이, 저온 증기는 코로나 방전 지역으로 유입되고, 코로나 방전 지역 내에서 회전한다.As discussed above, the cryogenic vapor enters the corona discharge region and rotates within the corona discharge region.
로터 및 코로나 방전 지역의 회전 속도는 증기 상의 코로나 방전의 강력한 충격으로 인해 저온 증기의 회전 속도보다 훨씬 더 높다. 이것은 코로나 방전의 강력한 영향을 받는다.The rotational speed of the rotor and corona discharge region is much higher than the rotational speed of the cryogenic steam due to the strong impact of the vapor phase corona discharge. This is strongly influenced by the corona discharge.
로터에 의해 생성된 원심력을 이용하여 액체 및 공기로의 증기 분리는 전극들 사이의 코로나 방전의 일직선 세그먼트를 통해 저온 증기 투과의 방향을 90°만큼 변함으로써 얻어진다. 상기 각도는 전극 구성에 따라 약간 변할 수 있다.Vapor separation into liquid and air using the centrifugal force generated by the rotor is obtained by changing the direction of low temperature vapor transmission by 90 DEG through a straight segment of corona discharge between the electrodes. The angle may vary slightly depending on the electrode configuration.
제안된 H2O2 생성 방법의 장점들 중 하나는, 액체 형태에서 발전기 출구에서 생성된 과산화수소가 발전기에 들어가는 증기를 생성하는데 사용될 때 H2O2 농도의 증가이다. 이를 행하기 위해, 발전기 출구는 증기로 변환되도록 의도된 액체의 용기에 연결된다.One of the advantages of the proposed H 2 O 2 generation process is the increase in H 2 O 2 concentration when hydrogen peroxide generated at the generator outlet in liquid form is used to generate steam entering the generator. To do this, the generator outlet is connected to a container of liquid intended to be transformed into vapor.
실제로 농도는 발전기 동작 시간의 비례적인 증가로 인해 증가한다.In practice, the concentration increases due to the proportional increase in generator operating time.
과산화수소(H2O2)를 생성하기 위한 본 발명에 따른 디바이스는: 저온 증기 입구 및 바디로부터의 공기 및 H2O2 출구들을 갖는 원통형 바디, 우회 공기 채널, 공기 커패시터의 정전자 및 로터 플레이트들, 축에 고정된 공기 커패시터의 로터 플레이트 및 모터와 바디 형태와 함께 원심 팬을 형성하는 로터, 로터 공동 내부에 장착된 전극을 갖는 절연체 및 고 AC 전압 공급부를 포함한다.A device according to the invention for producing hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) comprises: a cylindrical body having a low temperature steam inlet and air from the body and H 2 O 2 outlets, a bypass air channel, A rotor plate of an air capacitor fixed to the shaft and a rotor forming a centrifugal fan with the motor and body form, an insulator having electrodes mounted inside the rotor cavity, and a high AC voltage supply.
본 발명을 이해하고 실제로 어떻게 수행될 수 있는지를 알기 위해, 첨부 도면들을 참조하여 단지 비 제한적인 예로서 이제 실시예들이 기재될 것이다.To understand the present invention and to see how it may be carried out in practice, reference will now be made, by way of non-limitative example, with reference to the accompanying drawings, in which:
본 발명을 이해하고 실제로 어떻게 수행될 수 있는지를 알기 위해, 첨부 도면들을 참조하여 단지 비 제한적인 예로서 이제 실시예들이 기재될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스를 도시한 개략도.
도 2는 도 1에서 라인 A-A의 부분 단면도.To understand the present invention and to see how it may be carried out in practice, reference will now be made, by way of non-limitative example, with reference to the accompanying drawings, in which:
1 is a schematic diagram illustrating a device for producing hydrogen peroxide in accordance with the present invention.
Figure 2 is a partial cross-sectional view of line AA in Figure 1;
도 1을 참조하면, 전원 단자들(3) 및 축(4)을 갖는 전기 모터(2)가 장착되는 상부 단부쪽으로 하우징(1)을 포함하는 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스가 도시된다. 공기 커패시터는 중공 로터(9)와 함께 모터 축(4)에 부착되는, 하우징의 상부 단부와 로터 플레이트(6)쪽으로 지지되는 고리형 정전자 플레이트(5)(제 1 전극을 구성)로 형성된다. 또한 공기 출구(7)는 하우징의 상부 단부쪽에 제공된다. 제 2 전극을 구성하는 전극(11)을 그 안에 포함하는 절연체(10)는 중공 로터(6) 내부에 고정적으로 장착된다. 저온 증기 입구(12) 및 H2O2 출구(13)는 하우징(1)의 하부 부분에 형성된다. 공기 출구(7)는 우회 채널(8)을 통해 저온 증기 입구(12)에 연결된다. 입력 단자들(15)에 의해 공급된 고전압 AC 공급부(14)는 공기 커패시터의 정전자 플레이트(5)에 의해 구성된 제 1 전극 및 제 2 전극(11)에 연결된 출력들을 갖는다.1 shows a device for producing hydrogen peroxide including the
디바이스는 다음과 같이 동작한다. 전력이 모터(2)의 단자들(3)에 인가될 때, 모터 축(4)은 공기 커패시터의 로터 플레이트(6) 및 로터(9)와 함께 회전하고, 이들 로터 플레이트 및 로터 모두는 모터 축(4)에 고정된다. 전력이 고 AC 전압 공급부(14)의 단자들(15)에 인가될 때, 공기 커패시터의 정전자 플레이트(5) 및 제 2 전극(11)에 에너지 공급(energized)된다. 이러한 방식으로, 고전압 AC는 공기 커패시터를 통해 절연체(10) 내에 동봉된 제 2 전극(11) 및 로터(9)에 인가된다.The device operates as follows. When electric power is applied to the
도 2에서 C로 도시된 배리어 코로나 방전 지역은 절연체(10)와 로터(9) 사이에서 생성되고, 고정된 절연체(10)에 대해 로터(9)와 함께 회전된다. 동시에, 로터(9)와 절연체(10) 사이에서 생성된 저압 지역은 증기 입구(12)로부터 코로나 방전 지역(C)으로 저온 증기에서 흡입된다. 코로나 방전 지역을 통과하는 증기는 과산화수소(H2O2)로 전환하고, 90°만큼 지역에서 초기 흐름 방향을 변경한다.The barrier corona discharge region shown in FIG. 2C is created between the
또한 도 2를 참조하면, 코로나 방전 지역(C)이 로터(9)의 내부 직경(D1)과 제 2 전극(11)을 둘러싸는 절연체(10)의 외부 직경(D2) 사이의 고리형 공간 내에 형성된다. D1과 D2 사이의 거리는 고 AC 전압의 미리 설정된 크기에서 생성된 필요한 코로나 방전 전류의 고려로부터 결정된다.2, it can be seen that the corona discharge region C is located within the annular space between the inner diameter D1 of the
원심력이 로터(9)의 회전 동안 생성되기 때문에, 증기를 구성하는 액체 분자들의 큰 그룹들은 내부 벽들을 따라 흐르는 H2O2의 방울들을 형성하는 하우징(1)의 원통형 내부 벽들에 배출되고, 하우징(1)의 하부 부분에서 H2O2 출구(13)를 통해 디바이스로부터 제거된다.Since centrifugal forces are created during the rotation of the
전술한 액체 분리 프로세스의 결과로서, 액체에서 용해되지 않은 특정 양의 증기(H2O2) 및 오존(O3)을 함유하는 공기는 디바이스에 남아있다. 디바이스로부터 상기 성분들을 함유하는 공기의 방출은 바람직하지 않다. 그러므로, 공기 출구(7)를 빠져나가는 공기는 우회 채널(8)을 통해 저온 증기 입구(12)에 운반되고, 이것은 디바이스(10)로의 증기 주입을 허용한다.As a result of the liquid separation process described above, air containing a certain amount of vapor (H 2 O 2 ) and ozone (O 3 ) that is not dissolved in the liquid remains in the device. The release of air containing these components from the device is undesirable. Therefore, air exiting the
그러한 수단에 의해, 재순환된 공기는 디바이스 내부의 차단된 공간 내에서 순환하여, 이에 따라 활성화된 탄소 필터에 대한 필요성을 경감하고, 디바이스의 설계 및 유지 보수를 간략화한다.By such means, the recirculated air circulates in the enclosed space inside the device, thereby alleviating the need for an activated carbon filter and simplifying the design and maintenance of the device.
제안된 방법을 이용하여 구성된 디바이스의 기본형은 다음의 규격을 갖는다:The basic form of a device constructed using the proposed method has the following specifications:
Claims (16)
2개의 전극들(5, 11) 사이에서 고 AC 전압(14)을 인가함으로써 생성된 코로나 방전 지역을 통해 공기-액체 또는 증기 흐름을 운반하는 단계를 포함하고,
상기 흐름 방향의 각도는 상기 코로나 방전 지역의 일직선 세그먼트에서 통과 코스에서 변하는, 과산화수소를 생성하기 위한 방법.A method for producing hydrogen peroxide (H 2 O 2 )
Conveying an air-liquid or vapor stream through a corona discharge region created by applying a high AC voltage (14) between two electrodes (5, 11)
Wherein the angle of the flow direction changes at a passage course in a straight segment of the corona discharge region.
상기 전극들(11) 중 하나는 중공 로터(9) 내에 장착되고, 상기 중공 로터(9)의 회전은 원심력을 형성하는, 과산화수소를 생성하기 위한 방법.The method according to claim 1,
Wherein one of the electrodes (11) is mounted in a hollow rotor (9) and the rotation of the hollow rotor (9) forms a centrifugal force.
상기 로터(9)의 적어도 부분은 전기적 전도성 물질로 만들어지는, 과산화수소를 생성하기 위한 방법.The method of claim 2,
Wherein at least a portion of the rotor (9) is made of an electrically conductive material.
고 AC 전압은 용량성 결합을 통해 상기 로터에 연결되는, 과산화수소를 생성하기 위한 방법.The method according to claim 1,
Wherein the high AC voltage is coupled to the rotor through capacitive coupling.
상기 제 2 전극(11)은 절연체(10)에 의해 둘러싸이고, 상기 중공 로터의 공동 내부에 위치되는, 과산화수소를 생성하기 위한 방법.The method according to claim 1,
Wherein the second electrode (11) is surrounded by an insulator (10) and is located inside the hollow of the hollow rotor.
상기 로터는 상기 제 2 전극에 대해 회전되는, 과산화수소를 생성하기 위한 방법.The method of claim 5,
Wherein the rotor is rotated relative to the second electrode.
상기 중공 로터의 내부 직경은 미리 결정된 간격만큼 상기 제 2 전극의 절연 코팅의 외부 직경으로부터 변위되고, 그 길이는 상기 고 AC 전압의 미리 설정된 크기에서 필요한 코로나 방전 전류를 유도하도록 선택되는, 과산화수소를 생성하기 위한 방법.The method according to claim 1,
Wherein the inner diameter of the hollow rotor is displaced from the outer diameter of the insulating coating of the second electrode by a predetermined interval, the length of which is selected to induce the required corona discharge current at a predetermined magnitude of the high AC voltage Lt; / RTI >
H2O2의 농도를 증가시키기 위해, 액체 과산화수소는 상기 코로나 방전 지역을 통해 공기-액체 또는 증기 흐름을 생성하기 위해 적어도 한 번 재순환되는, 과산화수소를 생성하기 위한 방법.The method according to claim 1,
To increase the concentration of H 2 O 2 , liquid hydrogen peroxide is recycled at least once to produce an air-liquid or vapor flow through the corona discharge region.
공기-액체를 위한 입구(12) 또는 증기 공급부와 H2O2 및 공기 유출물을 위한 개별적인 출구들(13, 7)을 갖는 하우징(1),
상기 공기-액체 또는 증기 흐름을 허용하도록 위치된 제 1 및 제 2 전극들(5, 11), 및
상기 제 1 및 제 2 전극들에 연결되고 일직선(5) 세그먼트를 갖는 코로나 방전 지역을 상기 전극들 사이에서 생성하도록 구성된 고 AC 전압 공급부(14)를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 전극들 중 하나는 상기 코로나 방전 지역의 상기 일직선 세그먼트 내에서 상기 공기-액체 또는 증기 흐름의 방향을 변화시키는, 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스.A device for producing hydrogen peroxide,
A housing (1) having an inlet (12) for air-liquid or steam supply and separate outlets (13, 7) for H 2 O 2 and air effluent,
First and second electrodes (5, 11) positioned to allow said air-liquid or vapor flow, and
And a high AC voltage supply (14) configured to generate between the electrodes a corona discharge region connected to the first and second electrodes and having a straight segment (5)
Wherein one of the first and second electrodes changes the direction of the air-liquid or vapor flow within the straight segment of the corona discharge region.
상기 공기-액체 또는 증기 흐름의 방향을 변화시키는 상기 전극은 중공 로터(6) 내부에 형성되는, 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스.The method of claim 9,
Wherein the electrode for changing the direction of the air-liquid or vapor flow is formed inside the hollow rotor (6).
상기 로터의 적어도 부분은 전기적 전도성 물질로 만들어지는, 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스.The method of claim 10,
Wherein at least a portion of the rotor is made of an electrically conductive material.
상기 고 AC 전압은 용량성 결합을 통해 상기 로터에 연결되는, 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스.The method of claim 10,
Wherein the high AC voltage is coupled to the rotor via capacitive coupling.
상기 제 2 전극은 절연체에 의해 둘러싸이고, 상기 중공 로터의 공동 내에 배치되는, 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스.The method of claim 10,
Wherein the second electrode is surrounded by an insulator and is disposed within a cavity of the hollow rotor.
상기 로터는 상기 제 2 전극에 대해 회전하도록 구성되는, 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스.14. The method of claim 13,
Wherein the rotor is configured to rotate relative to the second electrode.
상기 로터의 내부 직경은 미리 결정된 간격만큼 상기 절연체의 외부 직경으로부터 변위되고, 그 길이는 상기 고 AC 전압의 미리 설정된 크기에서 필요한 코로나 방전 전류를 유도하도록 선택되는, 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스.14. The method of claim 13,
Wherein the inner diameter of the rotor is displaced from the outer diameter of the insulator by a predetermined interval and the length thereof is selected to induce the required corona discharge current at a predetermined magnitude of the high AC voltage.
상기 공기 출구 및 상기 공기-액체 또는 증기 유입물 입구는 우회 채널에 의해 연결되는, 과산화수소를 생성하기 위한 디바이스.The method of claim 9,
Wherein the air outlet and the air-liquid or vapor inlet inlet are connected by a bypass channel.
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